Муха, облетевшая весь интернет
В начале сентября исследователи из Google Research, HHMI Janelia и других научных групп опубликовали MaleCNS v1.0 — полную карту центральной нервной системы самца дрозофилы. Не прошло и недели, как цифровой мозг мухи начал играть в Doom и Beat Saber, поселился в Minecraft, а затем получил 100 долларов на торговлю биткоином.
Что нового у мухи под капотом?
В 2024 году исследователи уже составили коннектом — карту нейронов и связей между ними — взрослой самки дрозофилы. Именно на его основе позднее появился цифровой двойник мухи, о котором мы рассказывали ранее.
Новый MaleCNS пошел дальше. Ученые реконструировали не только мозг самца, но и брюшную нервную цепочку — грубый аналог нашего спинного мозга. В набор вошло около 166 тысяч нейронов и 125 миллионов синаптических контактов. Благодаря этому можно проследить путь сигнала от органов чувств почти до команд, управляющих телом. Но MaleCNS — не сохраненное сознание умершей мухи. Это в первую очередь схема проводки. Чтобы она заработала на компьютере, разработчикам приходится самим выбирать математическую модель нейронов, подавать на нее искусственные стимулы и решать, какие выходящие сигналы будут означать, например, шаг вперед или нажатие на курок.
Небольшая группа клеток в мозге и центральной нервной системе самца дрозофилы, вид спереди под углом (слева) и сверху (справа). Источник: A connectomics milestone: Mapping the complete male fruit fly brain
От Doom до Minecraft
Разработчик Алекс Вормут подключил MaleCNS видеоигре Doom — шутеру от первого лица — и назвал эксперимент DOOMFLY. Кадр из игры преобразуется в сигналы для нескольких тысяч зрительных нейронов, затем активность распространяется по модели. Выходы выбранных нейронов превращаются в команды: двигаться, поворачивать и стрелять. Разработчик даже экспериментирует с изменением силы некоторых связей во время игры. Правда, сам автор говорит, что доказательств, что модель мозга мухи действительно научилась играть в компьютерную игру, пока нет.
Похожим образом появился NeuroCraft Fly — эксперимент, в котором модель на основе того же коннектома управляет виртуальной мухой в Minecraft. Она реагирует на приближение игрока, свет, еду и другие события. Однако ее лапки тоже не управляются каждым нейроном напрямую: активность сети выбирает одну из заранее подготовленных двигательных программ вроде ходьбы или иммитации чистки тела.
Кадр мухи во время тестирования NeuroCraft Fly. Evan Smith, открытый репозиторий проекта.
Сначала качать лапки, потом торговать на бирже
Самым вирусным экспериментом стала муха, играющая в Beat Saber. Разработчица под ником Lyra Bubbles опубликовала ролик, где движения виртуального насекомого превращаются во взмахи световых мечей. За несколько дней видео посмотрели миллионы человек.
Но модель мозга мухи сама по себе не умела так невероятно играть в эту VR-игру. Она была обучена на одной конкретной композиции и получала дополнительные данные о правильных движениях. Автор продолжает экспериментировать с системой, постепенно уменьшая количество подсказок.
Следующей профессией цифровой дрозофилы стал трейдинг. В проекте Stonkfly данные о движении курса биткоина превращаются в изображение и поступают на зрительные нейроны. После прохождения сигнала через коннектом система выбирает одно из трех действий: купить, продать или ничего не делать.
Источник: репозиторий проекта
Если виртуальный портфель растет, программа стимулирует 15 дофаминовых нейронов, а при убытке — 2 клетки, связанные с негативными сигналами. Некоторые связи при этом могут меняться. Муха торгует на реальных данных с виртуальными 100 долларами, хотя технически систему можно подключить и к настоящему счету.
Муха захватывает интернет?
Все эти проекты пока не значат, что ученые создали виртуальное сознание насекомого и заставили его играть и работать на криптобирже. Коннектом показывает, как соединены нейроны, но не содержит полного состояния мозга, гормонов, химии клеток, накопленного жизненного опыта и многих механизмов обучения. К тому же разработчики сами создают мост между виртуальным миром и нейронами: решают, как превратить пиксели Doom или биржевой график в нервные импульсы и какие клетки будут отвечать за кнопку «стрелять» или «купить».
Однако за интернет-мемом скрывается вполне реальное достижение. Еще недавно модель мозга мухи был объектом научных исследований, а теперь коннектом можно скачать как набор данных и подключить практически к любой цифровой среде. Не факт, что дрозофила научится торговать биткоином, но цифровую жизнь ей определенно сделали гораздо интереснее.
Фото на обложке: unsplash.com
